JPH10304667A - Ｐｗｍコンバータ装置 - Google Patents
Ｐｗｍコンバータ装置Info
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- JPH10304667A JPH10304667A JP9105694A JP10569497A JPH10304667A JP H10304667 A JPH10304667 A JP H10304667A JP 9105694 A JP9105694 A JP 9105694A JP 10569497 A JP10569497 A JP 10569497A JP H10304667 A JPH10304667 A JP H10304667A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電源電圧及び負荷の要求電力に応じた直流電圧
指令とし、通常は平滑コンデンサ電圧を低く設定してＰ
ＷＭコンバータを駆動する。 【解決手段】交流リアクトル２を介して交流電源１に接
続されたＰＷＭコンバータ３と、ＰＷＭコンバータの直
流側に接続された平滑コンデンサ４と、その平滑コンデ
ンサ４を電圧源とする負荷装置と、平滑コンデンサ４の
電圧が直流電圧指令値に基づく電圧になるようにＰＷＭ
コンバータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置
で、交流電源電圧を検出する手段１１と、負荷装置の電
力を検出する手段２７と、その検出した電源電圧と負荷
電力に基づいて直流電圧指令を生成する手段１６とを設
ける。
指令とし、通常は平滑コンデンサ電圧を低く設定してＰ
ＷＭコンバータを駆動する。 【解決手段】交流リアクトル２を介して交流電源１に接
続されたＰＷＭコンバータ３と、ＰＷＭコンバータの直
流側に接続された平滑コンデンサ４と、その平滑コンデ
ンサ４を電圧源とする負荷装置と、平滑コンデンサ４の
電圧が直流電圧指令値に基づく電圧になるようにＰＷＭ
コンバータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置
で、交流電源電圧を検出する手段１１と、負荷装置の電
力を検出する手段２７と、その検出した電源電圧と負荷
電力に基づいて直流電圧指令を生成する手段１６とを設
ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＰＷＭコンバータ装
置に関する。
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電力を直流電力に変換する装置の一
つとして電源回生機能を持つＰＷＭコンバータ装置が提
案されている。このＰＷＭコンバータ装置は、その直流
側に接続される平滑コンデンサの電圧を予め指示された
設定値になるように、ＰＷＭコンバータの入力電流を制
御する装置である。
つとして電源回生機能を持つＰＷＭコンバータ装置が提
案されている。このＰＷＭコンバータ装置は、その直流
側に接続される平滑コンデンサの電圧を予め指示された
設定値になるように、ＰＷＭコンバータの入力電流を制
御する装置である。
【０００３】このＰＷＭコンバータ装置の制御方法とし
て、特開平2−142356 号公報には、予め設定された一定
値を直流電圧指令とし、平滑コンデンサの電圧がその直
流電圧指令となるようにＰＷＭコンバータを制御するこ
とが開示されている。
て、特開平2−142356 号公報には、予め設定された一定
値を直流電圧指令とし、平滑コンデンサの電圧がその直
流電圧指令となるようにＰＷＭコンバータを制御するこ
とが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、電源
電圧変動によりまれに生じる高い電源電圧を見込んで、
その高い電圧に対応した平滑コンデンサ電圧を常に高く
設定しておくようにしなければならない。
電圧変動によりまれに生じる高い電源電圧を見込んで、
その高い電圧に対応した平滑コンデンサ電圧を常に高く
設定しておくようにしなければならない。
【０００５】また、平滑コンデンサに設定すべき電圧は
負荷装置からの要求電力（力行，回生）にも依存してお
り、電力が大きな場合には予めその電力に対応して平滑
コンデンサ電圧を高く設定しておく必要がある。
負荷装置からの要求電力（力行，回生）にも依存してお
り、電力が大きな場合には予めその電力に対応して平滑
コンデンサ電圧を高く設定しておく必要がある。
【０００６】しかし、平滑コンデンサ電圧を常に高く設
定しておくと、 １）平滑コンデンサの劣化寿命はコンデンサの定格電圧
に対する印加電圧に大きく依存し、印加電圧が高いと劣
化がはやまる（寿命が著しく低減する）。
定しておくと、 １）平滑コンデンサの劣化寿命はコンデンサの定格電圧
に対する印加電圧に大きく依存し、印加電圧が高いと劣
化がはやまる（寿命が著しく低減する）。
【０００７】２）ＰＷＭコンバータを構成する制御素子
のスイッチング時の損失が増加する。等の問題がある。
のスイッチング時の損失が増加する。等の問題がある。
【０００８】本発明の目的は、電源電圧及び負荷の要求
電力に応じた直流電圧指令とし、通常は平滑コンデンサ
電圧を低く設定することで、平滑コンデンサの劣化や装
置内の損失を抑制し、システム全体の信頼性向上，低損
失化を図ることにある。
電力に応じた直流電圧指令とし、通常は平滑コンデンサ
電圧を低く設定することで、平滑コンデンサの劣化や装
置内の損失を抑制し、システム全体の信頼性向上，低損
失化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流リアクト
ルを介して交流電源に接続されたパルス幅変調（PWM)コ
ンバータと、前記ＰＷＭコンバータの直流側に接続され
た平滑コンデンサと、その平滑コンデンサの電圧を電圧
源とする負荷装置と、平滑コンデンサの電圧が直流電圧
指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコンバータ
の入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置で、前記交
流電源電圧を検出する手段と前記負荷装置の電力を検出
する手段、その検出した電源電圧と負荷電力に基づいて
直流電圧指令を生成する手段とを設け、その生成手段に
よる直流電圧指令でＰＷＭコンバータを制御する。
ルを介して交流電源に接続されたパルス幅変調（PWM)コ
ンバータと、前記ＰＷＭコンバータの直流側に接続され
た平滑コンデンサと、その平滑コンデンサの電圧を電圧
源とする負荷装置と、平滑コンデンサの電圧が直流電圧
指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコンバータ
の入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置で、前記交
流電源電圧を検出する手段と前記負荷装置の電力を検出
する手段、その検出した電源電圧と負荷電力に基づいて
直流電圧指令を生成する手段とを設け、その生成手段に
よる直流電圧指令でＰＷＭコンバータを制御する。
【００１０】また、ＰＷＭコンバータ装置で前記交流電
源の電圧を検出する手段と、その検出した電源電圧値に
基づいて直流電圧指令を生成する手段を設け、その生成
手段による直流電圧指令でＰＷＭコンバータを制御す
る。
源の電圧を検出する手段と、その検出した電源電圧値に
基づいて直流電圧指令を生成する手段を設け、その生成
手段による直流電圧指令でＰＷＭコンバータを制御す
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＰＷＭコンバータ
装置の一実施例を示す図１，図２に基づき説明する。
装置の一実施例を示す図１，図２に基づき説明する。
【００１２】図１に示すＰＷＭコンバータ及びその制御
部は電源相数に応じた単相又は三相構成となるが、説明
を簡単にするため１相のみを注目して表示している。
部は電源相数に応じた単相又は三相構成となるが、説明
を簡単にするため１相のみを注目して表示している。
【００１３】図１で、１は交流電源、２は交流リアクト
ル、３はＩＧＢＴ（絶縁型ゲートバイポーラトランジス
タ）等の自己消弧素子を用いて構成したＰＷＭコンバー
タ、４は平滑コンデンサ、５〜１０は平滑コンデンサ４
を電圧源とする負荷装置で、その負荷装置の例としてＰ
ＷＭインバータを用いたエレベータの駆動機構を示して
いる。
ル、３はＩＧＢＴ（絶縁型ゲートバイポーラトランジス
タ）等の自己消弧素子を用いて構成したＰＷＭコンバー
タ、４は平滑コンデンサ、５〜１０は平滑コンデンサ４
を電圧源とする負荷装置で、その負荷装置の例としてＰ
ＷＭインバータを用いたエレベータの駆動機構を示して
いる。
【００１４】そのエレベータ駆動機構はＰＷＭコンバー
タ３と同一構成のＰＷＭインバータ５、ＰＷＭインバー
タ５によって駆動される電動機６、電動機６にはシーブ
７が連結され、そのシーブ７には乗りかご８と釣り合い
重り９がロープ１０を介してつるべ状に吊り下げられて
いる。
タ３と同一構成のＰＷＭインバータ５、ＰＷＭインバー
タ５によって駆動される電動機６、電動機６にはシーブ
７が連結され、そのシーブ７には乗りかご８と釣り合い
重り９がロープ１０を介してつるべ状に吊り下げられて
いる。
【００１５】１１は交流電源１の電圧を検出する交流電
圧検出器、１２，１３はＰＷＭコンバータ３の交流側に
流れる入力電流及びＰＷＭインバータ５の交流側に流れ
る入力電流を検出する電流検出器、１４は平滑コンデン
サ４の電圧を検出する直流電圧検出器、１５は電動機６
の回転速度を検出する速度検出器である。
圧検出器、１２，１３はＰＷＭコンバータ３の交流側に
流れる入力電流及びＰＷＭインバータ５の交流側に流れ
る入力電流を検出する電流検出器、１４は平滑コンデン
サ４の電圧を検出する直流電圧検出器、１５は電動機６
の回転速度を検出する速度検出器である。
【００１６】以下、１６〜２１，２７はＰＷＭコンバー
タ３を、２２〜２６はＰＷＭコンバータ５を駆動するた
めの制御部で次のような機能をもつ。
タ３を、２２〜２６はＰＷＭコンバータ５を駆動するた
めの制御部で次のような機能をもつ。
【００１７】１６は本発明の主要部をなし図２に示す構
成の直流電圧指令生成部で、電源電圧ＥS（相電圧実効
値）とエレベータの駆動に必要な電力ＰCを入力し、Ｐ
ＷＭコンバータ３の直流側に接続された平滑コンデンサ
４の電圧を指示する直流電圧指令Ｅd *を発する。
成の直流電圧指令生成部で、電源電圧ＥS（相電圧実効
値）とエレベータの駆動に必要な電力ＰCを入力し、Ｐ
ＷＭコンバータ３の直流側に接続された平滑コンデンサ
４の電圧を指示する直流電圧指令Ｅd *を発する。
【００１８】１７は平滑コンデンサ電圧が直流電圧指令
Ｅd *に基づく電圧となるようにPWMコンバータの入力側
に流すべく電流の大きさを指示する電圧制御部で、直流
電圧指令Ｅd *と平滑コンデンサ４の電圧Ｅd を入力し、
電流指令Ｉ* を発生する。
Ｅd *に基づく電圧となるようにPWMコンバータの入力側
に流すべく電流の大きさを指示する電圧制御部で、直流
電圧指令Ｅd *と平滑コンデンサ４の電圧Ｅd を入力し、
電流指令Ｉ* を発生する。
【００１９】１８は電源電圧と同相の単位正弦波を発生
する位相演算部、１９は大きさがＩ* で位相が単位正弦
波と同相の入力電流ｉとなるようにコンバータ入力側電
圧を指示する電流制御部、２０は搬送波発生部、２１は
電圧指令ec* と搬送波信号et* とからＰＷＭコンバータ
３を駆動するためのＰＷＭパルスＧpcを生成するコンバ
ータ部のＰＷＭパルス生成部である。
する位相演算部、１９は大きさがＩ* で位相が単位正弦
波と同相の入力電流ｉとなるようにコンバータ入力側電
圧を指示する電流制御部、２０は搬送波発生部、２１は
電圧指令ec* と搬送波信号et* とからＰＷＭコンバータ
３を駆動するためのＰＷＭパルスＧpcを生成するコンバ
ータ部のＰＷＭパルス生成部である。
【００２０】以上がＰＷＭコンバータ３の制御部で、次
にＰＷＭインバータ５の制御部について示す。
にＰＷＭインバータ５の制御部について示す。
【００２１】２２はエレベータ乗りかご８の速度を指示
する速度指令発生部、２３は乗りかご速度ωが速度指令
ω* に従うように電動機６の出力トルクを指示する速度
制御部、２４はそのトルク指令τ* を電動機電流指令に
換算し、その電流指令と帰還電流からＰＷＭインバータ
５が出力すべき電圧を指示する電圧指令を演算する電流
制御部、２５は搬送波発生部、２６はインバータ部のＰ
ＷＭパルス生成部である。
する速度指令発生部、２３は乗りかご速度ωが速度指令
ω* に従うように電動機６の出力トルクを指示する速度
制御部、２４はそのトルク指令τ* を電動機電流指令に
換算し、その電流指令と帰還電流からＰＷＭインバータ
５が出力すべき電圧を指示する電圧指令を演算する電流
制御部、２５は搬送波発生部、２６はインバータ部のＰ
ＷＭパルス生成部である。
【００２２】また、２７はエレベータの駆動に必要な負
荷電力検出部でトルク指令τ* とエレベータ速度ωより
求めるように構成している。
荷電力検出部でトルク指令τ* とエレベータ速度ωより
求めるように構成している。
【００２３】次にこれら動作を説明する前に、ＰＷＭコ
ンバータ装置の動作原理を示す図３を用いて電源電圧及
び負荷の要求電力を満たすように電流ｉを制御するため
に必要なＰＷＭコンバータの入力側電圧の関係を説明す
る。
ンバータ装置の動作原理を示す図３を用いて電源電圧及
び負荷の要求電力を満たすように電流ｉを制御するため
に必要なＰＷＭコンバータの入力側電圧の関係を説明す
る。
【００２４】図３（ａ）は平滑コンデンサ電圧Ｅd に基
づきパルス幅変調されたコンバータ入力側電圧ecを電圧
源として取り扱った１相分の等価回路を示している。図
示の等価回路より、電流ｉは交流リアクトルＡCL（抵抗
分ＲL，インダクタンスＬL）に電源電圧esとコンバータ
入力側電圧ecの差電圧が印加され、その差電圧により流
れる。
づきパルス幅変調されたコンバータ入力側電圧ecを電圧
源として取り扱った１相分の等価回路を示している。図
示の等価回路より、電流ｉは交流リアクトルＡCL（抵抗
分ＲL，インダクタンスＬL）に電源電圧esとコンバータ
入力側電圧ecの差電圧が印加され、その差電圧により流
れる。
【００２５】その電流ｉを制御するためには図３（ｂ）
から分かるようにコンバータ入力側電圧esの大きさ（√
２ＥC ）と制御角（θ，電源電圧esとなす角）を電源電
圧es及び負荷の要求電力ＰC に応じて調整する必要があ
る。
から分かるようにコンバータ入力側電圧esの大きさ（√
２ＥC ）と制御角（θ，電源電圧esとなす角）を電源電
圧es及び負荷の要求電力ＰC に応じて調整する必要があ
る。
【００２６】その電源電圧および負荷からの要求電力Ｐ
C を満たすように電流ｉを制御するために必要なＰＷＭ
コンバータの入力側電圧ＥCL1 （線間電圧実効値）は、
電源力率φを１（回生時は−１）としたとき、次式から
導かれる（制御角θについての演算式は省略する）。
C を満たすように電流ｉを制御するために必要なＰＷＭ
コンバータの入力側電圧ＥCL1 （線間電圧実効値）は、
電源力率φを１（回生時は−１）としたとき、次式から
導かれる（制御角θについての演算式は省略する）。
【００２７】
【数１】
【００２８】
【数２】
【００２９】但し、ＥCL1 ；コンバータ入力側電圧（線
間実効値、Ｖ） ＥS ；受電電圧（相実効値、Ｖ） ＬL ；リアクトルのインダクタンス値（Ｈ） ＰC ；負荷電力（エレベータ駆動電力、Ｗ） ＰS ；受電側電力（Ｗ） ＲL ；交流リアクトルの抵抗値（Ω） ω1 ；電源角周波数（rad／ｓ） 図４に数１，数２から求めた負荷の要求電力ＰC に対す
るコンバータ入力側電圧の特性例を示す。ＰC＝０でＥ
CL1＝ＥSL（；受電電圧の線間実効値）で、交流リアク
トルのインピーダンスの関係から力行時よりも回生時に
ＥCL1 を高めるようにしなければならないことが分か
る。
間実効値、Ｖ） ＥS ；受電電圧（相実効値、Ｖ） ＬL ；リアクトルのインダクタンス値（Ｈ） ＰC ；負荷電力（エレベータ駆動電力、Ｗ） ＰS ；受電側電力（Ｗ） ＲL ；交流リアクトルの抵抗値（Ω） ω1 ；電源角周波数（rad／ｓ） 図４に数１，数２から求めた負荷の要求電力ＰC に対す
るコンバータ入力側電圧の特性例を示す。ＰC＝０でＥ
CL1＝ＥSL（；受電電圧の線間実効値）で、交流リアク
トルのインピーダンスの関係から力行時よりも回生時に
ＥCL1 を高めるようにしなければならないことが分か
る。
【００３０】次に、平滑コンデンサ電圧を電圧源として
ＰＷＭコンバータにより出力されるコンバータ入力側電
圧の関係を図５に基づき説明する。
ＰＷＭコンバータにより出力されるコンバータ入力側電
圧の関係を図５に基づき説明する。
【００３１】コンバータ入力側電圧は図５に示すよう
に、ＰＷＭパルス生成部２１に入力される電圧指令（変
調波）ec* と搬送波et* の各ピーク値Ｅcp *，Ｅtp *との
比（ｋ＝Ｅcp *／Ｅtp *、以下この比を変調度と呼ぶ）に
より決まる電圧となる。
に、ＰＷＭパルス生成部２１に入力される電圧指令（変
調波）ec* と搬送波et* の各ピーク値Ｅcp *，Ｅtp *との
比（ｋ＝Ｅcp *／Ｅtp *、以下この比を変調度と呼ぶ）に
より決まる電圧となる。
【００３２】電圧指令がec1 *のように変調度１以下であ
ればコンバータ入力側電圧ＥCL2 は次のような関係で出
力される。
ればコンバータ入力側電圧ＥCL2 は次のような関係で出
力される。
【００３３】
【数３】 ＥCL2＝√３・（Ｅcp *／Ｅtp *)・(Ｅd／２√２） …（数３） 但し、ＥCL2 ；平滑コンデンサ電圧を電圧源として出力
されるコンバータ入力側電圧（線間実効値、Ｖ） Ｅcp * ；電圧指令（変調波）ec* のピーク値 Ｅd ；平滑コンデンサ電圧（Ｖ） Ｅtp * ；搬送波et* のピーク値 また、電圧指令が図５のec2 *で示すような変調度１を越
える指令になるとコンバータ入力側電圧は波形の上部が
平滑コンデンサ電圧（＝Ｅd／２ ）にクランプされたec
2 となり電圧波形が歪む。この結果、入力電流はこの歪
んだ電圧により制御されるため高調波成分の多い電流と
なる。
されるコンバータ入力側電圧（線間実効値、Ｖ） Ｅcp * ；電圧指令（変調波）ec* のピーク値 Ｅd ；平滑コンデンサ電圧（Ｖ） Ｅtp * ；搬送波et* のピーク値 また、電圧指令が図５のec2 *で示すような変調度１を越
える指令になるとコンバータ入力側電圧は波形の上部が
平滑コンデンサ電圧（＝Ｅd／２ ）にクランプされたec
2 となり電圧波形が歪む。この結果、入力電流はこの歪
んだ電圧により制御されるため高調波成分の多い電流と
なる。
【００３４】そこで、入力電流を高調波成分の少ない正
弦波状に制御するためには変調度１以下で制御する必要
がある。従って、変調度１で出力できる電圧ＥCL2(max)
は次のようになる。
弦波状に制御するためには変調度１以下で制御する必要
がある。従って、変調度１で出力できる電圧ＥCL2(max)
は次のようになる。
【００３５】
【数４】 ＥCL2(max)＝√３・（Ｅd／２√２） …（数４）
以上から、電源電圧及び負荷の要求電力を満たすように
電流ｉを高調波成分の少ない正弦波状に制御するために
次式の関係を満たす必要がある。
以上から、電源電圧及び負荷の要求電力を満たすように
電流ｉを高調波成分の少ない正弦波状に制御するために
次式の関係を満たす必要がある。
【００３６】
【数５】 ＥＣＬ１＜＝ＥCL2(max) …（数
５） 従って、平滑コンデンサには次式に示す関係の電圧が最
低限設定されていなくてはならない。
５） 従って、平滑コンデンサには次式に示す関係の電圧が最
低限設定されていなくてはならない。
【００３７】
【数６】 Ｅd＝＞２√２・ＥCL1／√３ …（数６） 但し、 Ｅd ；平滑コンデンサ電圧（Ｖ） ＥCL1 ；コンバータ入力側電圧（線間実効値、Ｖ） そこで、本発明は図２に示すように直流電圧指令生成部
で平滑コンデンサ電圧が数６の関係を満たす直流電圧指
令を生成するように構成している。
で平滑コンデンサ電圧が数６の関係を満たす直流電圧指
令を生成するように構成している。
【００３８】まず、直流電圧指令生成部１６には電圧検
出器１１と負荷電力検出部２７から電源電圧ＥS 及び、
負荷電力ＰC が入力される。
出器１１と負荷電力検出部２７から電源電圧ＥS 及び、
負荷電力ＰC が入力される。
【００３９】その電源電圧ＥS 及び、負荷電力ＰC を用
い数１，数２，数６から負荷を駆動するために必要な平
滑コンデンサ電圧を指示する直流電圧指令Ｅd1 * を演算
する。
い数１，数２，数６から負荷を駆動するために必要な平
滑コンデンサ電圧を指示する直流電圧指令Ｅd1 * を演算
する。
【００４０】この直流電圧指令Ｅd1 * と、予めＰＷＭコ
ンバータの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平
滑コンデンサ電圧を指示する基準電圧指令Ｅd0 * とを比
較する。そして、この高位値を直流電圧指令Ｅd *として
生成し、ＰＷＭコンバータの直流電圧指令Ｅd *として与
えるように構成している。
ンバータの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平
滑コンデンサ電圧を指示する基準電圧指令Ｅd0 * とを比
較する。そして、この高位値を直流電圧指令Ｅd *として
生成し、ＰＷＭコンバータの直流電圧指令Ｅd *として与
えるように構成している。
【００４１】以下、図１に示すＰＷＭコンバータ装置の
動作をエレベータで乗りかごに定格の乗客を乗せて下降
運転した場合の直流電圧指令生成例を示す図５と対比し
て説明する。
動作をエレベータで乗りかごに定格の乗客を乗せて下降
運転した場合の直流電圧指令生成例を示す図５と対比し
て説明する。
【００４２】エレベータの起動指令（図示は省略）が発
せられると、速度指令発生部２２は乗りかご加速度が図
５に示すような波形αとなるように速度指令ω* （回転
角速度）を発する。
せられると、速度指令発生部２２は乗りかご加速度が図
５に示すような波形αとなるように速度指令ω* （回転
角速度）を発する。
【００４３】速度制御部２３はその速度指令ω* と電動
機の回転速度ωとからエレベータの駆動に必要な図示す
るような波形のトルク指令τ* が発せられる。
機の回転速度ωとからエレベータの駆動に必要な図示す
るような波形のトルク指令τ* が発せられる。
【００４４】そのトルク指令τ* と電動機の回転速度ω
を入力する負荷電力検出部２７では、駆動に必要な負荷
の電力ＰC(＝τ*×ω*）を求め、直流電圧指令生成部１
６に出力する。
を入力する負荷電力検出部２７では、駆動に必要な負荷
の電力ＰC(＝τ*×ω*）を求め、直流電圧指令生成部１
６に出力する。
【００４５】直流電圧指令生成部１６では、その構成を
図２に示すように負荷電力ＰC と電源電圧ＥS に基づき
数１，数２，数６に示す演算を行う。その演算値Ｅd1 *
が予め設定した直流電圧指令Ｅd0 * より低い場合にはＥ
d0 * を、また、Ｅd0 * より高い場合には演算値Ｅd1 * を
直流電圧指令Ｅd *として出力する。
図２に示すように負荷電力ＰC と電源電圧ＥS に基づき
数１，数２，数６に示す演算を行う。その演算値Ｅd1 *
が予め設定した直流電圧指令Ｅd0 * より低い場合にはＥ
d0 * を、また、Ｅd0 * より高い場合には演算値Ｅd1 * を
直流電圧指令Ｅd *として出力する。
【００４６】すなわち、図５に示す（ｃ）の上の場合は
Ｅd0 *を全域にわたってＥd0 *＞Ｅd1(1) *、であり、直流
電圧指令Ｅd *はＥd0 * が出力される。
Ｅd0 *を全域にわたってＥd0 *＞Ｅd1(1) *、であり、直流
電圧指令Ｅd *はＥd0 * が出力される。
【００４７】また、電源電圧ＥS が上昇した場合を仮定
した（ｃ）の下ではＥd0 * を越えた領域だけ直流電圧指
令Ｅd *＝Ｅd1(2) *となり、他はＥd0 * を出力する。
した（ｃ）の下ではＥd0 * を越えた領域だけ直流電圧指
令Ｅd *＝Ｅd1(2) *となり、他はＥd0 * を出力する。
【００４８】これにより、平滑コンデンサ電圧は通常、
エレベータの駆動に必要な最小の電圧が設定され、電源
電圧が上昇した場合には電源電圧，負荷電力に対応した
直流電圧指令が設定される。
エレベータの駆動に必要な最小の電圧が設定され、電源
電圧が上昇した場合には電源電圧，負荷電力に対応した
直流電圧指令が設定される。
【００４９】以下、電圧制御部１７では平滑コンデンサ
電圧Ｅd が直流電圧指令Ｅd *となるように入力電流ｉの
大きさを指示する電流指令Ｉ* を演算し、電流制御部１
８に出力する。
電圧Ｅd が直流電圧指令Ｅd *となるように入力電流ｉの
大きさを指示する電流指令Ｉ* を演算し、電流制御部１
８に出力する。
【００５０】電流制御部１８では、入力電流ｉの力率が
ほぼ１となるように電流指令Ｉ* に電源電圧と同相の単
位正弦波が乗算されて交流化する。これと入力電流ｉか
ら前記の大きさと位相をもつ入力電流が流れるようにコ
ンバータ入力側電圧を調整するための電圧指令ec* を発
する。
ほぼ１となるように電流指令Ｉ* に電源電圧と同相の単
位正弦波が乗算されて交流化する。これと入力電流ｉか
ら前記の大きさと位相をもつ入力電流が流れるようにコ
ンバータ入力側電圧を調整するための電圧指令ec* を発
する。
【００５１】ＰＷＭパルス生成部２１では電圧指令ec*
と搬送波et* とからＰＷＭコンバータ３を駆動するため
のＰＷＭパルスＧpcが発せられる。
と搬送波et* とからＰＷＭコンバータ３を駆動するため
のＰＷＭパルスＧpcが発せられる。
【００５２】これらを、一定周期毎に繰り返すことによ
りＰＷＭコンバータ３は平滑コンデンサ４の電圧を直流
電圧指令生成部１６から指示される電圧となるように入
力電流が制御される。
りＰＷＭコンバータ３は平滑コンデンサ４の電圧を直流
電圧指令生成部１６から指示される電圧となるように入
力電流が制御される。
【００５３】一方、ＰＷＭコンバータ５は電流制御部２
５で、まず、速度制御部２３より発せられるトルク指令
τ* に対し、そのトルク指令τ* に従うトルクを出力す
るための電動機電流指令に換算する。次に、その電流指
令と帰還電流からＰＷＭインバータ５が出力すべき電圧
を指示する電圧指令を演算し、ＰＷＭパルス生成部２６
に出力する。
５で、まず、速度制御部２３より発せられるトルク指令
τ* に対し、そのトルク指令τ* に従うトルクを出力す
るための電動機電流指令に換算する。次に、その電流指
令と帰還電流からＰＷＭインバータ５が出力すべき電圧
を指示する電圧指令を演算し、ＰＷＭパルス生成部２６
に出力する。
【００５４】ＰＷＭパルス生成部２６では、コンバータ
部と同様に電圧指令と搬送波とからＰＷＭインバータ５
の出力側に電圧指令に従う電圧となるようにＰＷＭパル
スＧpIを発する。
部と同様に電圧指令と搬送波とからＰＷＭインバータ５
の出力側に電圧指令に従う電圧となるようにＰＷＭパル
スＧpIを発する。
【００５５】ＰＷＭインバータ５は平滑コンデンサ４の
電圧を電圧源としてＰＷＭパルスＧpIにより駆動され、
電圧指令に基づく電圧が出力される。
電圧を電圧源としてＰＷＭパルスＧpIにより駆動され、
電圧指令に基づく電圧が出力される。
【００５６】その電圧により電動機電流が制御され電動
機は駆動トルクが発生する。この結果、エレベータは速
度指令ω* に従うように運行される。
機は駆動トルクが発生する。この結果、エレベータは速
度指令ω* に従うように運行される。
【００５７】以上の構成から電源電圧及び負荷の要求電
力に応じた直流電圧指令とすることにより、まれに生じ
る電源電圧の変動に伴う上昇時のみ平滑コンデンサ電圧
を高くし、通常電圧では平滑コンデンサ電圧を低く保つ
ことが出来る。
力に応じた直流電圧指令とすることにより、まれに生じ
る電源電圧の変動に伴う上昇時のみ平滑コンデンサ電圧
を高くし、通常電圧では平滑コンデンサ電圧を低く保つ
ことが出来る。
【００５８】従って、平滑コンデンサの劣化の抑制や装
置の損失を抑制することが出来る。つぎに、他の実施例
を図７〜図９に示す。
置の損失を抑制することが出来る。つぎに、他の実施例
を図７〜図９に示す。
【００５９】まず、図７に示す他の実施例は負荷電力を
既知とし、電源電圧のみに依存するように直流電圧指令
の生成を行うように構成したものである。
既知とし、電源電圧のみに依存するように直流電圧指令
の生成を行うように構成したものである。
【００６０】すなわち、直流電圧指令生成部１６には電
源電圧ＥS のみを入力する構成とすることで負荷電力検
出部２７が省略できる。
源電圧ＥS のみを入力する構成とすることで負荷電力検
出部２７が省略できる。
【００６１】負荷装置として図１で取り上げたエレベー
タのような場合、駆動に必要な最大電力は乗りかごに乗
ることの出来る積載量，運転速度，運転方向から求める
ことが出来る。そこで、予めその最大電力Ｐcm（図４に
示すように平滑コンデンサ電圧が高く必要な回生時の電
力とする）を求めておく。
タのような場合、駆動に必要な最大電力は乗りかごに乗
ることの出来る積載量，運転速度，運転方向から求める
ことが出来る。そこで、予めその最大電力Ｐcm（図４に
示すように平滑コンデンサ電圧が高く必要な回生時の電
力とする）を求めておく。
【００６２】直流電圧指令生成部１６では、図７に示す
ように、電源電圧検出部１１より入力した電源電圧ＥS
と既知の最大電力Ｐcmとから負荷を駆動するために必要
な平滑コンデンサ電圧を指示する直流電圧指令Ｅd2 * を
演算する。
ように、電源電圧検出部１１より入力した電源電圧ＥS
と既知の最大電力Ｐcmとから負荷を駆動するために必要
な平滑コンデンサ電圧を指示する直流電圧指令Ｅd2 * を
演算する。
【００６３】この直流電圧指令Ｅd2 * と、予めＰＷＭコ
ンバータの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平
滑コンデンサ電圧を指示する基準電圧指令Ｅd0 * とを比
較する。そして、その高位値を直流電圧指令Ｅd *として
生成し、ＰＷＭコンバータの直流電圧指令Ｅd *として与
えるように構成している。
ンバータの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平
滑コンデンサ電圧を指示する基準電圧指令Ｅd0 * とを比
較する。そして、その高位値を直流電圧指令Ｅd *として
生成し、ＰＷＭコンバータの直流電圧指令Ｅd *として与
えるように構成している。
【００６４】このような構成とすることで平滑コンデン
サ電圧を必要電圧より多少高めに指示されるが、負荷電
力検出部を省略できる効果がある。
サ電圧を必要電圧より多少高めに指示されるが、負荷電
力検出部を省略できる効果がある。
【００６５】さらに、エレベータ運転中は平滑コンデン
サに設定される電圧は一定となり、電動機制御への影響
を極力なくすことが出来る。
サに設定される電圧は一定となり、電動機制御への影響
を極力なくすことが出来る。
【００６６】また、図８に示す他の実施例は図７に示す
構成に対して、基準電圧指令Ｅd0 *を用いないで、既知
の最大負荷電力Ｐcmと電源電圧ＥS との演算結果をその
まま平滑コンデンサ電圧を指示する直流電圧指令Ｅd *と
するように構成している。
構成に対して、基準電圧指令Ｅd0 *を用いないで、既知
の最大負荷電力Ｐcmと電源電圧ＥS との演算結果をその
まま平滑コンデンサ電圧を指示する直流電圧指令Ｅd *と
するように構成している。
【００６７】このように直流電圧指令生成部を構成する
ことにより、図７に示す構成のものよりも演算を多少簡
単化できる。
ことにより、図７に示す構成のものよりも演算を多少簡
単化できる。
【００６８】また、図９に示す他の実施例は演算をさら
に簡略化して直流電圧指令を求めるように構成したもの
である。
に簡略化して直流電圧指令を求めるように構成したもの
である。
【００６９】すなわち、直流電圧指令を演算するために
は数１，数２，数６に示す演算を行う必要がある。処理
能力の大きい演算装置では支障がないと思われるが、処
理能力が小さい場合、上記演算を行うのに相当量の演算
時間が必要となる。このような場合、他の演算に支障を
起こしかねない。
は数１，数２，数６に示す演算を行う必要がある。処理
能力の大きい演算装置では支障がないと思われるが、処
理能力が小さい場合、上記演算を行うのに相当量の演算
時間が必要となる。このような場合、他の演算に支障を
起こしかねない。
【００７０】そこで、図９に示す構成は電圧検出部１１
により検出した電圧ＥS が、予め設定した基準電圧ＥS0
* を越えたとき、越えた量に係数を掛けて簡易的に直流
電圧換算するように構成したものである。
により検出した電圧ＥS が、予め設定した基準電圧ＥS0
* を越えたとき、越えた量に係数を掛けて簡易的に直流
電圧換算するように構成したものである。
【００７１】そして、換算値ΔＥd を予めＰＷＭコンバ
ータの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平滑コ
ンデンサ電圧を指示する基準電圧指令Ｅd0 * に加算す
る。その加算値を直流電圧指令Ｅd *として生成し、ＰＷ
Ｍコンバータの直流電圧指令Ｅd *として与えるように構
成している。
ータの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平滑コ
ンデンサ電圧を指示する基準電圧指令Ｅd0 * に加算す
る。その加算値を直流電圧指令Ｅd *として生成し、ＰＷ
Ｍコンバータの直流電圧指令Ｅd *として与えるように構
成している。
【００７２】このように構成することにより、直流電圧
指令の生成に多少正確さを欠くが、演算処理を大幅に縮
小できる。
指令の生成に多少正確さを欠くが、演算処理を大幅に縮
小できる。
【００７３】
【発明の効果】本発明によれば電源電圧及び負荷の要求
電力に応じた直流電圧指令とし、通常はその直流電圧指
令により平滑コンデンサ電圧を低く制御することで、平
滑コンデンサの劣化抑制や装置の損失を抑制し、システ
ム全体の信頼性向上，低損失化を図ることが出来る。
電力に応じた直流電圧指令とし、通常はその直流電圧指
令により平滑コンデンサ電圧を低く制御することで、平
滑コンデンサの劣化抑制や装置の損失を抑制し、システ
ム全体の信頼性向上，低損失化を図ることが出来る。
【図１】本発明の一実施例を示すＰＷＭコンバータ装置
のブロック図。
のブロック図。
【図２】本発明のＰＷＭコンバータ装置の直流電圧指令
生成部を示すブロック図。
生成部を示すブロック図。
【図３】ＰＷＭコンバータの動作原理を説明するための
等価回路と電圧・電流波形。
等価回路と電圧・電流波形。
【図４】ＰＷＭコンバータの入力側に必要な電圧を説明
する特性図。
する特性図。
【図５】ＰＷＭコンバータの入力側に出力可能な電圧の
説明図。
説明図。
【図６】本発明の直流電圧指令生成部で生成される直流
電圧指令の一例を示す特性図。
電圧指令の一例を示す特性図。
【図７】本発明の他の実施例を示すＰＷＭコンバータ装
置の直流電圧指令生成部ブロック図。
置の直流電圧指令生成部ブロック図。
【図８】本発明の他の実施例を示すＰＷＭコンバータ装
置の直流電圧指令生成部ブロック図。
置の直流電圧指令生成部ブロック図。
【図９】本発明の他の実施例を示すＰＷＭコンバータ装
置の直流電圧指令生成部ブロック図。
置の直流電圧指令生成部ブロック図。
１…交流電源、２…交流リアクトル、３…ＰＷＭコンバ
ータ、４…平滑コンデンサ、５…ＰＷＭインバータ、６
…電動機、８…エレベータの乗りかご、１１…交流電圧
検出器、１２，１３…電流検出器、１４…直流電圧検出
器、１５…速度検出器、１６…直流電圧指令生成部、１
７…電圧制御部、１８…位相演算部、１９，２４…電流
制御部、２０，２５…搬送波発生部、２１，２６…ＰＷ
Ｍパルス生成部、２２…速度指令発生部、２３…速度制
御部、２７…負荷電力検出部。
ータ、４…平滑コンデンサ、５…ＰＷＭインバータ、６
…電動機、８…エレベータの乗りかご、１１…交流電圧
検出器、１２，１３…電流検出器、１４…直流電圧検出
器、１５…速度検出器、１６…直流電圧指令生成部、１
７…電圧制御部、１８…位相演算部、１９，２４…電流
制御部、２０，２５…搬送波発生部、２１，２６…ＰＷ
Ｍパルス生成部、２２…速度指令発生部、２３…速度制
御部、２７…負荷電力検出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三根 俊介 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内
Claims (5)
- 【請求項１】交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
れたＰＷＭコンバータと、前記PWMコンバータの直流側
に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを
電圧源とする負荷装置と、前記平滑コンデンサの電圧が
直流電圧指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコ
ンバータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置に
おいて、 前記交流電源電圧を検出する手段と、前記負荷装置の電
力を検出する手段と、その検出した電源電圧と負荷電力
に基づいて直流電圧指令を生成する手段とを設け、その
生成手段による直流電圧指令でＰＷＭコンバータを制御
することを特徴とするＰＷＭコンバータ装置。 - 【請求項２】交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
れたＰＷＭコンバータと、前記PWMコンバータの直流側
に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを
電圧源とする負荷装置と、平滑コンデンサの電圧が直流
電圧指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコンバ
ータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置におい
て、 前記交流電源電圧を検出する手段と、前記負荷装置の電
力を検出する手段と、その検出した電源電圧及び負荷電
力に基づいて演算した第１の信号と、ＰＷＭコンバータ
の交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平滑コンデ
ンサ電圧を予め指示する第２の信号、その第１と第２の
信号内、高位信号値を直流電圧指令として生成する手段
とを設け、その生成手段による直流電圧指令でＰＷＭコ
ンバータを制御することを特徴とするＰＷＭコンバータ
装置。 - 【請求項３】交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
れたＰＷＭコンバータと、前記PWMコンバータの直流側
に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを
電圧源とする負荷装置と、前記平滑コンデンサの電圧が
直流電圧指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコ
ンバータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置に
おいて、 前記交流電源の電圧を検出する手段と、その検出した電
源電圧値に基づいて直流電圧指令を生成する手段を設
け、その生成手段による直流電圧指令でＰＷＭコンバー
タを制御することを特徴とするＰＷＭコンバータ装置。 - 【請求項４】交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
れたＰＷＭコンバータと、前記PWMコンバータの直流側
に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを
電圧源とする負荷装置と、前記平滑コンデンサの電圧が
直流電圧指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコ
ンバータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置に
おいて、 前記交流電源の電圧を検出する手段と、その検出した電
源電圧に基づいて演算した第１の信号、ＰＷＭコンバー
タの交流側に電源電圧以上の電圧が出力可能な平滑コン
デンサ電圧を予め指示する第２の信号、その第１と第２
の信号内、高位信号値を直流電圧指令として生成する手
段とを設け、その生成手段による直流電圧指令でＰＷＭ
コンバータを制御することを特徴とするＰＷＭコンバー
タ装置。 - 【請求項５】交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
れたＰＷＭコンバータと、前記PWMコンバータの直流側
に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサを
電圧源とする負荷装置と、平滑コンデンサの電圧が直流
電圧指令値に基づく電圧になるように前記ＰＷＭコンバ
ータの入力電流を制御するＰＷＭコンバータ装置におい
て、 前記交流電源の電圧を検出する手段と、その電圧検出値
が予め設定した基準電圧を越えたとき、越えた量を直流
電圧換算し、その換算値をＰＷＭコンバータの交流側に
電源電圧以上の電圧が出力可能な平滑コンデンサ電圧を
予め指示する信号に加算した電圧信号を生成する手段と
を備え、その生成手段による直流電圧指令でＰＷＭコン
バータを制御することを特徴とするＰＷＭコンバータ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105694A JPH10304667A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Ｐｗｍコンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105694A JPH10304667A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Ｐｗｍコンバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10304667A true JPH10304667A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14414506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9105694A Pending JPH10304667A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | Ｐｗｍコンバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10304667A (ja) |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP9105694A patent/JPH10304667A/ja active Pending
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